JPH08249617A

JPH08249617A - スピンバルブ磁気抵抗効果素子

Info

Publication number: JPH08249617A
Application number: JP7047603A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Kanai; 均金井; Masaaki Kanamine; 理明金峰
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1995-03-07
Filing date: 1995-03-07
Publication date: 1996-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】スピンバルブ磁気抵抗効果素子に関し、信号磁
界を読み出すセンス領域の幅を精度良くに画定し、かつ
再生用電気信号にノイズが混入することを抑制するこ
と。【構成】第１の軟磁性層１２と、前記第１の軟磁性層１
２表面において外部からの信号磁界を検出するセンス領
域Ｓにのみ重ねられた非磁性金属層１３と、前記第１の
軟磁性層１２及び前記非磁性金属層１３に重ねて形成さ
れた第２の軟磁性層１４と、前記第２の軟磁性層１４に
重ねて形成された反強磁性層１５と、センス領域Ｓの両
側で前記反強磁性層１５又は前記第１の軟磁性層１２に
重ねて形成された一対の引出電極１６Ａ，１６Ｂを含
む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スピンバルブ磁気抵抗
効果素子に関し、より詳しくは、磁気記録媒体からの情
報信号を読み出すに際し、スピンバルブ磁気抵抗効果を
利用して磁気記録媒体からの磁界の変化を電気抵抗率の
変化に変換して信号情報を読み取るスピンバルブ磁気抵
抗効果素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハードディスク、磁気カード、磁気テー
プ等の磁気記録媒体から情報信号を読み出す素子とし
て、スピンバルブ磁気抵抗効果を利用したスピンバルブ
磁気抵抗効果素子が特開平４−３５８３１０号公報にお
いて提案されている。そのスピンバルブ磁気抵抗効果素
子は、例えば図７(a),(b) に示すような構造を有してい
る。図において、非磁性金属層３、上側の磁性層４、反
強磁性層５が順に形成され、下側の磁性層２から反強磁
性層５までの各層は平面が長方形となっている。また、
反強磁性層５上には、その長手方向に間隔をおいて一対
の引出電極６ａ，６ｂが形成され、これによりスピンバ
ルブ磁気抵抗効果素子が構成される。それらの層を構成
する材料として例えば第一及び上側の磁性層２，４には
鉄ニッケル（NiFe）、非磁性金属層３には銅（Cu）、反
強磁性層５には鉄マンガン（FeMn）が使用される。な
お、図中ｚ軸は膜厚方向を示す。上側の磁性層４は反強
磁性層５と交換結合することにより磁化され、その磁化
方向は幅方向（図中ｘ軸方向）となっている。また、下
側の磁性層２は、長手方向（図中ｙ軸方向）に磁化さ
れ、外部磁界Ｈが零の場合に上側の磁性層４の磁化方向
と直交することが理想的である。なお、外部磁界Ｈは磁
気記録媒体からの磁界であり、各層の幅方向（ｘ軸方
向）に発生する。上側の磁性層４の磁化方向は磁気記録
媒体の面に対して垂直方向であり、下側の磁性層２の磁
化方向は磁気記録媒体の面に沿った方向である。

【０００３】そのようなスピンバルブ磁気抵抗効果素子
に外部磁界Ｈがかかると、その外部磁界の強さ、方向に
応じた大きさに下側の磁性層の磁化方向が傾く。下側の
磁性層２の磁化方向のうち上側の磁性層４の磁化方向と
反対向きの成分は、それらの層を通る電子を散乱させる
要因となり、層全体の電気抵抗を増加させる。これに対
して、下側の磁性層２の磁化方向のうち上側の磁性層４
の磁化方向と同じ向きの成分は、層全体を通る電子を散
乱させない要因となり、層全体の電気抵抗を減少させ
る。

【０００４】下側の磁性層２の磁化方向と上側の磁性層
４の磁化方向の角度差θの余弦値、即ち cosθに比例し
てセンス電流領域の電気抵抗が変化する。なお、外部磁
界Ｈが零の状態で、下側の磁性層２の磁化方向を上側の
磁性層４の磁化方向に直交させる目的は、磁気記録媒体
からの信号磁界に対する抵抗変化を線形に変化させるた
めである。この信号磁界Ｈは上側の磁性層４の磁化方
向、即ち固定磁化方向と同じか逆の方向に印加される。

【０００５】これにより、図７(c) に示すような外部磁
界Ｈと電気抵抗ΔＲの関係が得られる。磁気記録媒体か
らの信号磁界を電気信号に変換する場合には、一対の引
出電極６ａ，６ｂの間に定電流を流すことにより、信号
磁界による電気抵抗の変化を電圧の変化に変える。その
電圧の変化が再生用電気信号となる。上記のスピンバル
ブ磁気抵抗効果素子では、スピンバルブ磁気抵抗効果に
よって信号磁界を読み出す領域であるセンス領域の幅
を、引出電極の間隔によって決定していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したよう
な層構造によれば、図７(b) に示すように引出電極６ａ
の下にある、磁気記録媒体の隣のトラックの信号磁界Ｈ
t が、引出電極６ａ，６ｂ直下の軟磁性層２，４を介し
てセンス領域Ｓに漏れ、これが原因で再生用電気信号に
ノイズが混入するという問題が生じていた。

【０００７】また、センス領域Ｓは２つの引出電極６
ａ，６ｂの間隔で本来決定されるべきだが、実際には引
出電極６ａ，６ｂの間よりも広い領域でスピンバルブ磁
気抵抗効果が生じるため、信号磁界を読み出すセンス領
域がぼやけてその領域を明確に確定すること難しかっ
た。本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであ
って、信号磁界を読み出すセンス領域の幅を精度良く画
定し、かつ再生用電気信号へのノイズの混入を抑制する
スピンバルブ磁気抵抗効果素子を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、図１
(a),(b) に例示するように、第１の軟磁性層１２と、前
記第１の軟磁性層１２表面において外部からの信号磁界
を検出するセンス領域Ｓにのみ重ねられた非磁性金属層
１３と、前記第１の軟磁性層１２及び前記非磁性金属層
１３に重ねて形成された第２の軟磁性層１４と、前記第
２の軟磁性層１４に重ねて形成された反強磁性層１５
と、センス領域Ｓの両側で前記反強磁性層１５又は前記
第１の軟磁性層１２に重ねて形成された一対の引出電極
１６Ａ，１６Ｂを有することを特徴とするスピンバルブ
磁気抵抗効果素子により解決する。

【０００９】または、図２(a),(b) 、図３(a),(b) に例
示するように、第１の軟磁性層２２と、前記第１の軟磁
性層２２に重ねて形成され、且つ外部からの信号磁界を
検出するセンス領域Ｓよりもその周囲の膜厚が厚い非磁
性金属層２３と、前記第１の軟磁性層２２及び前記非磁
性金属層２２に重ねて形成された第２の軟磁性層２４
と、前記第２の軟磁性層２４に重ねて形成された反強磁
性層２５とを有することを特徴とするスピンバルブ磁気
抵抗効果素子により解決する。

【００１０】さらに、図２(a),(b) に例示するように、
前記センス領域Ｓの両側にある前記反強磁性層２５と前
記第２の軟磁性層２２のいずれかに前記引出電極２６
Ａ，２６Ｂが形成されていることを特徴とするスピンバ
ルブ磁気抵抗効果素子により解決する。また図４、図６
(b) に例示するように、外部からの信号磁界を検出する
センス領域Ｓにのみ形成された第１の軟磁性層３２と、
前記第１の軟磁性層３２に重ねて形成され、且つセンス
領域Ｓの周囲に延在して形成された非磁性金属層３３
と、前記非磁性金属層３３に重ねて形成された第２の軟
磁性層３４と、前記第２の軟磁性層に重ねて形成された
反強磁性層３５と、センス領域Ｓの両側の領域にある前
記反強磁性層３５又は前記第１の軟磁性層３２のいずれ
かに重ねて形成された一対の引出電極３６Ａ，３６Ｂを
有することを特徴とするスピンバルブ磁気抵抗効果素子
により解決する。

【００１１】

【作用】本発明に係る第１のスピンバルブ磁気抵抗効
果素子によれば、第１の軟磁性層と第２の軟磁性層の間
に形成される非磁性金属層をセンス領域にのみ形成して
いる。このため、スピンバルブ磁気抵抗効果が生じる領
域がその非磁性金属層の形成範囲によって決まり、セン
ス領域が精度良く画定され、この結果、センス領域の周
囲に入ってくる磁界によるノイズが低減される。

【００１２】本発明に係る第２のスピンバルブ磁気抵抗
効果素子によれば、第１の軟磁性層と第２の軟磁性層の
間に形成される非磁性金属層のうちセンス領域の両側の
膜厚を厚くしている。このため、センス領域の両側でス
ピンバルブ磁気抵抗効果が生じ難くなるので、膜厚の薄
い非磁性金属層の形成範囲によってセンス領域が決ま
り、センス領域が精度良く画定され、この結果、センス
領域の周囲に入ってくる磁界によるノイズが低減され
る。

【００１３】また、センス領域の両側の非磁性金属層
を、引出電極として使用できるように厚く形成すること
により、素子全体の薄層化が図れる。本発明に係る第３
のスピンバルブ磁気抵抗効果素子によれば、非磁性金属
層の上下に形成される第１及び第２の軟磁性層のうち反
強磁性層が形成されない側の第１の軟磁性層をセンス領
域にのみに形成している。このため、センス領域の両側
ではスピンバルブ磁気抵抗効果が生じないので、その第
１の軟磁性層の形成範囲によって決まり、センス領域が
精度良く画定され、この結果、センス領域の周囲に入っ
てくる磁界によるノイズが低減される。

【００１４】

【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。（第１実施例）以下で本発明の第１実施例に係るスピン
バルブ磁気抵抗効果素子について説明する。図１(a)
は、本発明の第１実施例のスピンバルブ磁気抵抗効果素
子を示すものである。

【００１５】図１(a) において１１はアルミナ（Al
₂O₃）からなる基板であって、１２はNiFeからなる第１
の軟磁性層である。この膜は、スパッタリングあるいは
蒸着等により基板１１上に２０〜５０Å程度の厚さに成
膜される。１３は、第１の軟磁性層１２の上に形成され
たCu又はAuからなる非磁性金属層で、スパッタリングあ
るいは蒸着等により２０〜５０Å程度の厚さに形成され
ている。この非磁性金属層１３は、センス領域をレジス
トマスク（不図示）で覆った状態でイオンミリング法で
非磁性金属層１３をパターニングして、後の工程で形成
される２つの引出電極１６Ａ，１６Ｂの間に２０μｍ程
度の幅（図中Ｙ方向）で残す。

【００１６】１４は、第１の軟磁性層１２及び非磁性金
属層１３の上に形成されたNiFeからなる第２の軟磁性層
であり、スパッタリングあるいは蒸着等により２０〜５
０Å程度の膜厚に形成されている。また、１５は、第２
の軟磁性層１４の上に形成されたFeMn膜からなる反強磁
性層であって、スパッタリング、蒸着等によって２０〜
５０Å程度の膜厚に形成される。

【００１７】第２の軟磁性層１４の磁化は、反強磁性層
１５と交換結合して図中Ｘ軸方向に固定されている。ま
た、第１の軟磁性層１２は、外部磁界が無い状態で第２
の軟磁性層１４の磁化方向と直交する方向（図中Ｙ軸方
向）に磁化されている。Ｘ軸は、Ｚ軸（膜厚方向）とＹ
軸に直交している。第１の軟磁性層１２から反強磁性層
１５は、イオンミリングを用いてパターニングされ、矩
形状の領域に残される。

【００１８】さらに、非磁性金属層１３の両側の領域の
反強磁性層１５の上には、Auからなる一対の引出電極１
６Ａ，１６Ｂが１０００〜２０００Å程度の膜厚に形成
されている。上述のスピンバルブ磁気抵抗効果素子を用
いて磁気記録媒体からの信号磁界を電気信号に変換する
場合には、一対の引出電極１６Ａ，１６Ｂの間に定電流
を流すことにより、信号磁界の変動に応じて生じる電気
抵抗の変化を電圧の変化に変える。その電圧の変化が再
生用電気信号として取り出される。

【００１９】本実施例に係るスピンバルブ磁気抵抗効果
素子によれば、図１(a) に示すように、非磁性金属層１
３が引出電極１６Ａ，１６Ｂの形成領域の間にのみ形成
されているので、引出電極１６Ａ，１６Ｂの下では非磁
性金属層１３が存在せずに第１の軟磁性層１２と第２の
軟磁性層１４が直に接触している。これにより、引出電
極１６Ａ，１６Ｂの直下にある第１の軟磁性層１２の磁
化は、反強磁性層１５によって第２の軟磁性層１４の磁
化と同方向（Ｘ方向）に固定され、この領域ではスピン
バルブ磁気抵抗効果が生じないので、センス領域Ｓは引
出電極１６Ａ，１６Ｂの間の領域のみに画定される。

【００２０】したがって、上記スピンバルブ磁気抵抗効
果素子によれば磁気記録媒体（不図示）の本来読み出さ
れるべきトラックの隣のトラックの信号磁界が引出電極
１６Ａ，１６Ｂ直下の領域に入ったとしても、そこでス
ピンバルブ磁気抵抗効果が生じることがないので、再生
電気信号へのノイズの混入が抑止される。本実施例に係
るスピンバルブ磁気抵抗効果素子の構造の変形例として
図１(b)に示すようなものがある。この例は図１(a) の
構造とは逆の積層構造となっている。

【００２１】図１(b) において、アルミナからなる基板
１１の上にNiO からなる膜厚２０〜５０Åの反強磁性層
１５、NiFeからなる膜厚２０〜５０Åの第２の軟磁性層
１４が順次形成されている。また、センス領域Ｓにある
第２の軟磁性層１４の上には、膜厚２０〜５０ÅのCu又
はAuからなる非磁性金属層１３が形成されている。さら
に、非磁性金属層１３及び第２の軟磁性層１４の上に
は、２０〜５０Åの厚さの第１の軟磁性層１２が形成さ
れ、この第１の軟磁性層１２の上であってセンス領域Ｓ
の両側にはAuよりなる引出電極１６Ａ，１６Ｂが形成さ
れている。

【００２２】図１(b) に示すスピンバルブ磁気抵抗効果
素子においても、引出電極１６Ａ，１６Ｂの下にある第
１の軟磁性層１２の磁化は、反強磁性層１５によって第
２の軟磁性層１４と同じＸ軸方向に固定されるので、セ
ンス領域Ｓの両側ではスピンバルブ磁気抵抗効果が生じ
ない。即ち、センス領域Ｓは非磁性金属層１３が形成さ
れている領域で画定され、この結果、センス領域Ｓの周
囲の外部磁化によるノイズが低減する。

【００２３】なお、非磁性金属層１３のＹ方向の幅と２
つの引出電極１６Ａ，１６Ｂの間隔は必ずしも一致する
必要はなく、引出電極１６Ａ，１６Ｂの間隔をセンス領
域Ｓよりも広くしてもよい。しかし、非磁性金属層１３
の無い領域の第１及び第２の軟磁性層１２，１４と反強
磁性層１５からなる積層構造は電気抵抗が高くなり、こ
の積層構造に電流を流すと発熱するおそれがあるので、
非磁性金属層１３のＹ方向の幅と２つの引出電極１６
Ａ，１６Ｂの間隔を等しくするのが望ましい。

【００２４】なお、図１(b) に示すスピンバルブ磁気抵
抗効果素子では、反強磁性層１５の材料としてNiO を用
いているが、CoMn或いはNiMnであっても同様の効果を奏
する。（第２実施例）以下で本発明の第２実施例に係るスピン
バルブ磁気抵抗効果素子について説明する。図２，図３
は、本発明の第２実施例のスピンバルブ磁気抵抗効果素
子を示すものである。

【００２５】図２において、アルミナからなる基板２１
の上にはNiFeからなる第１の軟磁性層２２が形成されて
いる。この第１の軟磁性層２２は、スパッタリングある
いは蒸着等により２０〜５０Å程度の厚さに形成され
る。第１の軟磁性層２２の上には、Cuからなる非磁性金
属層２３がスパッタ又は蒸着によって形成されている。
この非磁性金属層２３は、センス領域Ｓの両側では膜厚
が２００〜５００Å程度と厚く、センス領域Ｓでは膜厚
が１０〜５０Å程度と薄く形成されている。

【００２６】非磁性金属層２３を形成する場合には、ス
パッタリングあるいは蒸着等により第１の軟磁性層１２
上の全体に１０〜５０Å程度の厚さにCu膜２３Ａを形成
した後に、リフトオフ法によりセンス領域Ｓの両側に再
びCu膜２３Ｂを２００〜５００Åの厚さに形成する。非
磁性金属層２３の上には、NiFeからなる第２の軟磁性層
２４とFeMnからなる反強磁性層２５がスパッタリング、
蒸着等により順に形成され、それらの膜厚は２０〜５０
Å程度となっている。

【００２７】第２の軟磁性層２４の磁化は、反強磁性層
２５と交換結合して図中Ｘ軸方向に固定されている。ま
た、第１の軟磁性層２２は、外部磁界が無い状態で第２
の軟磁性層２４の磁化方向と直交する方向（図中Ｙ軸方
向）に磁化されている。Ｘ軸は、Ｚ軸（膜厚方向）とＹ
軸に直交している。第１の軟磁性層２２から反強磁性層
２５までの各層は、イオンミリングを用いてパターニン
グされ、矩形状の領域に残される。

【００２８】さらに、センス領域Ｓの両側の反強磁性層
２５の上には、Auからなる一対の引出電極２６Ａ，２６
Ｂが１０００〜２０００Åの膜厚に形成されている。こ
のスピンバルブ磁気抵抗効果素子も第１実施例と同様な
方法によって磁気記録媒体からの信号磁界を電気信号に
変換する。本実施例によれば、図２(a) に示すように、
非磁性金属層２３は、一対の引出電極２６Ａ、２６Ｂの
下では２００〜５００Å程度と厚いCu膜２３Ｂからな
り、また、２つの引出電極２６Ａ，２６Ｂの間のセンス
領域Ｓでは膜厚が１０〜５０Å程度と薄く形成されてい
る。

【００２９】このため、センス領域Ｓの両側の非磁性金
属層２３Ｂの膜厚は厚いので、引出電極２６Ａ、２６Ｂ
の間に流れる電流は、引出電極２６Ａ、２６Ｂの下の領
域では主に厚い非磁性金属層２３を流れるのでスピンバ
ルブ磁気抵抗効果が生じ難くなる。しかも、その引出電
極２６Ａ、２６Ｂの下の領域では、第１の軟磁性層２２
と第２の軟磁性層２４の間隔が大きくなるので、第１及
び第２の軟磁性層２２，２４の間での磁化の相互作用が
ほとんど生じなくなり、スピンバルブ磁気抵抗効果が大
幅に低減する。

【００３０】これにより、センス領域Ｓは、一対の引出
電極２６Ａ，２６Ｂの間にある非磁性金属層２３Ｂの幅
によって精度良く画定される。本実施例の変形例として
図２(b) に示すようなものがある。この例は図２(a)の
構造とは逆の積層構造となっている。図２(b) におい
て、アルミナからなる基板２１の上に、NiO からなる膜
厚２０〜５０Åの反強磁性層２５、NiFeからなり膜厚２
０〜５０Åの第２の軟磁性層２４が順次形成されてい
る。また、第２の軟磁性層２４の上には非磁性金属層２
３が形成され、この非磁性金属層２３は、センス領域Ｓ
に形成された膜厚１０〜５０Å程度のCu膜２３Ａとセン
ス領域Ｓの両側に形成された膜厚２００〜５００Å程度
のCu膜２３Ｂから構成されている。さらに、非磁性金属
層２３の上には第１の軟磁性層２２が形成され、センス
領域Ｓの両側にはAuからなる一対の引出電極２６Ａ，２
６Ｂが形成されている。

【００３１】この例でも図２(a) に示すスピンバルブ磁
気抵抗効果素子と同様に、引出電極２６Ａ，２６Ｂの下
の領域では、スピンバルブ磁気抵抗効果を生じ難くなっ
ているので、引出電極２６Ａ，２６Ｂの間にある薄い非
磁性金属層２３の幅によってセンス領域Ｓが精度良く画
定される。ところで、非磁性金属層２３は、センス領域
Ｓの両側で膜厚が厚くなっているので、その膜厚が厚い
部分を引出電極として兼用することもできる。即ち、図
２(a),(b) に示すような構造から引出電極２６Ａ，２６
Ｂを省略して図３(a),(b)に示すような構造を採用して
もよい。この場合、引出電極となる部分は、第１及び第
２の軟磁性層２２，２４及び非磁性金属層２３は矩形状
領域から引き出される。

【００３２】これにより、スピンバルブ磁気抵抗効果素
子を小規模に作製することが可能になる。なお、図２
(b) に示す素子では、反強磁性層２５の材料としてNiO
を用いているが、CoMn或いはNiMnであっても同様の効果
を奏する。また、非磁性金属層２３の材料としてはCuの
他にAuがある。（第３実施例）以下で本発明の第３実施例に係るスピン
バルブ磁気抵抗効果素子について説明する。図４は、本
発明の第３実施例のスピンバルブ磁気抵抗効果素子を示
すものである。

【００３３】図４において、アルミナからなる基板３１
の上には、NiFeからなる第１の軟磁性層３２がセンス領
域Ｓに２０〜５０Å程度の厚さに形成されている。この
第１の軟磁性層３２は、スパッタリング、蒸着等により
基板１１上に形成され、イオンミリングとレジストマス
クを使用するフォトリソグラフィーによってパターニン
グされる。この第１の軟磁性層３２は、図中Ｙ軸方向に
２０μｍの幅を有している。

【００３４】第１の軟磁性層３２と基板３１の上には、
Cuからなる非磁性金属層３３と、NiFeからなる第２の軟
磁性層３４と、FeMnからなる反強磁性層３５がスパッタ
リング、蒸着等によりそれぞれ２０〜５０Å程度の厚さ
に順に形成されている。第２の軟磁性層３４の磁化は、
反強磁性層３５と交換結合して図中Ｘ軸方向に固定され
ている。また、第１の軟磁性層３２は、外部磁界が無い
状態で第２の軟磁性層３４の磁化方向と直交する方向
（図中Ｙ軸方向）に磁化されている。Ｘ軸は、Ｚ軸（膜
厚方向）とＹ軸に直交している。

【００３５】第１の軟磁性層３２から反強磁性層３５
は、イオンミリングを用いてパターニングされ、矩形状
の領域に残される。さらに、第２の軟磁性層３４表面の
うちセンス領域Ｓの両側には、Auからなる一対の引出電
極３６Ａ，３６Ｂがリフトオフにより形成され、これら
の引出電極３６Ａ，３６の間の領域に第１の軟磁性層３
２が存在する状態となっている。

【００３６】磁気記録媒体からの信号磁界を上述のスピ
ンバルブ磁気抵抗効果素子を用いて電気信号に変換する
場合には、一対の引出電極３６Ａ，３６Ｂの間に定電流
を流すことにより、信号磁界の変動に応じて生じる電気
抵抗の変化を電圧の変化に変える。その電圧の変化が再
生用電気信号として取り出される。本実施例によれば、
図４に示すように、第１の軟磁性層３２が引出電極３６
Ａ，３６Ｂの形成領域の間にのみ形成されている。

【００３７】このスピンバルブ磁気抵抗効果素子も第１
実施例と同様な方法によって磁気記録媒体からの信号磁
界を電気信号に変換する。この素子においてスピンバル
ブ磁気抵抗効果が生じるのは第１の軟磁性層３２が形成
されている領域だけなので、引出電極３６Ａ，３６Ｂの
下ではスピンバルブ磁気抵抗効果が全く生じない。これ
により、センス領域Ｓは引出電極３６Ａ，３６Ｂの間の
第１の軟磁性層３２により高精度に画定される。

【００３８】これにより、磁気記録媒体の本来読み出さ
れるべきトラックに隣接するトラックの信号磁界がノイ
ズとして再生用電気信号に取り込まれ難くなる。なお、
図４に示すスピンバルブ磁気抵抗効果素子では、非磁性
金属層３３としてCuを用いているが本発明はこれに限ら
ず、例えばAuのように非磁性の金属層であればどのよう
な膜であっても同様の効果を奏し、また、反強磁性層３
５としてFeMnを用いているが本発明はこれに限らず、例
えばCoMnやNiMnやNiO などのような反強磁性材料であれ
ばよい。（第４実施例）以下に、本発明の第４実施例に係るスピ
ンバルブ磁気抵抗効果素子を製造工程に沿って説明す
る。

【００３９】まず、図５(a) に示すように、アルミナか
らなる基板４１の上にNiO からなる反強磁性層４２，Ni
Feからなる第２の軟磁性層４３，Cuからなる非磁性金属
層４４，NiFeからなる第１の軟磁性層４５をそれぞれ２
０〜５０Åの厚さに順に形成する。そして、それらの層
をパターニングしてセンス領域Ｓを含む矩形状の領域に
残した後に、第１の軟磁性層４５表面のうちセンス領域
Ｓにレジスト４６を選択的に形成する。

【００４０】次に、図５(b) に示すように、レジスト膜
４６をマスクにしてイオンミリングによってレジスト４
６に覆われない領域の第１の軟磁性層４５を除去し、第
１の軟磁性層４５Ａをセンス領域Ｓだけに残す。続い
て、図６(a) に示すように、全面にスパッタで１０００
〜２０００Å程度の厚さにAu膜４７Ａ〜４７Ｃを堆積
し、その後、レジスト膜４６を溶剤で除去すると、図６
(b) に示すように、第１の軟磁性層４５Ａの両側に隣接
して一対の引出電極４７Ａ，４７Ｂが形成され、これに
よりスピンバルブ磁気抵抗効果素子が完成する。

【００４１】このようにして形成されたスピンバルブ磁
気抵抗効果素子は、図６(b) に示すように、一対の引出
電極４７Ａ，４７Ｂの間の領域にのみ第１の軟磁性層４
５Ａが形成されている。スピンバルブ磁気抵抗効果素子
でスピンバルブ磁気抵抗効果が生じるのは、非磁性金属
層４４を挟む第１及び第２の軟磁性層４３，４５Ａから
なる積層構造が形成されている領域であって、そのよう
な積層構造を有しない引出電極４７Ａ，４７Ｂの直下の
領域ではスピンバルブ磁気抵抗効果が全く生じない。

【００４２】これにより、第３実施例と同様にセンス領
域Ｓを引出電極４７Ａ，４７Ｂの間で精度良く画定でき
るので、センス領域Ｓ以外に入る磁気ノイズの影響を受
け難くなる。また、図５及び図６に示す工程によれば、
本実施例のスピンバルブ磁気抵抗効果素子を製造する際
に、第１の軟磁性層４５Ａをイオンミリングで選択形成
する際のマスクとなるレジスト膜４６を、同時に引出電
極４７Ａ，４７Ｂを選択形成する際のリフトオフ用のマ
スクとして用いているので、製造工程を短縮することが
可能になる。

【００４３】なお、図６(b) に示す素子では、非磁性金
属層４３の材料としてCuを用いているが、Auなどの非磁
性の導電性金属材料を用いてもよい。また、反強磁性層
４１の材料としてNiO を用いているが、例えばCoMnやNi
MnやFeMnを用いてもよい。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように本発明に係る第１のス
ピンバルブ磁気抵抗効果素子によれば、第１の軟磁性層
と第２の軟磁性層の間に形成される非磁性金属層をセン
ス領域にのみ形成しているので、スピンバルブ磁気抵抗
効果が生じるセンス領域をその非磁性金属層の形成範囲
によって精度良く画定でき、この結果、センス領域の周
囲に入ってくる磁界によるノイズを低減できる。

【００４５】また、本発明に係る第２のスピンバルブ磁
気抵抗効果素子によれば、第１の軟磁性層と第２の軟磁
性層の間に形成される非磁性金属層のうちセンス領域の
両側の膜厚を厚くしているので、センス領域の両側でス
ピンバルブ磁気抵抗効果が生じ難くなり、膜厚の薄い非
磁性金属層の形成範囲によってセンス領域を精度良く画
定でき、この結果、センス領域の周囲に入ってくる磁界
によるノイズを低減できる。

【００４６】この素子において、センス領域の両側の非
磁性金属層を、引出電極として使用できるように厚く形
成することにより、素子全体の薄層化が図れる。さら
に、本発明に係る第３のスピンバルブ磁気抵抗効果素子
によれば、非磁性金属層の上下に形成される第１及び第
２の軟磁性層のうち反強磁性層が形成されない側の第１
の軟磁性層をセンス領域にのみに形成しているので、セ
ンス領域の両側ではスピンバルブ磁気抵抗効果が生じな
いので、その第１の軟磁性層の形成範囲によってセンス
領域を精度良く画定でき、この結果、センス領域の周囲
に入ってくる磁界によるノイズを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のスピンバルブ磁気抵抗効
果素子を示す断面図である。

【図２】本発明の第２実施例のスピンバルブ磁気抵抗効
果素子を示す断面図（その１）である。

【図３】本発明の第２実施例のスピンバルブ磁気抵抗効
果素子を示す断面図（その２）である。

【図４】本発明の第３実施例のスピンバルブ磁気抵抗効
果素子を示す断面図である。

【図５】本発明の第４実施例のスピンバルブ磁気抵抗効
果素子の製造方法を示す断面図（その１）である。

【図６】本発明の第４実施例のスピンバルブ磁気抵抗効
果素子の製造方法を示す断面図（その３）である。

【図７】従来例に係るスピンバルブ磁気抵抗効果素子を
説明する図である。

【符号の説明】

１１基板１２第１の軟磁性層１３非磁性金属層１４第２の軟磁性層１５反強磁性層１６Ａ，１６Ｂ引出電極２１基板２２第１の軟磁性層２３非磁性金属層２４第２の軟磁性層２５反強磁性層２６Ａ，２６Ｂ引出電極３１基板３２第１の軟磁性層３３非磁性金属層３４第２の軟磁性層３５反強磁性層３６Ａ，３６Ｂ引出電極４１基板４２反強磁性層４３第２の軟磁性層４４非磁性金属層４５，４５Ａ第１の軟磁性層４６レジスト膜４７Ａ，４７Ｂ引出電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の軟磁性層と、前記第１の軟磁性層表面において外部からの信号磁界を
検出するセンス領域にのみ重ねられた非磁性金属層と、前記第１の軟磁性層及び前記非磁性金属層に重ねて形成
された第２の軟磁性層と、前記第２の軟磁性層に重ねて形成された反強磁性層と、センス領域の両側で前記反強磁性層又は前記第１の軟磁
性層に重ねて形成された一対の引出電極とを有すること
を特徴とするスピンバルブ磁気抵抗効果素子。
【請求項２】第１の軟磁性層と、前記第１の軟磁性層に重ねて形成され、且つ外部からの
信号磁界を検出するセンス領域よりもその周囲の膜厚が
厚い非磁性金属層と、前記第１の軟磁性層及び前記非磁性金属層に重ねて形成
された第２の軟磁性層と、前記第２の軟磁性層に重ねて形成された反強磁性層とを
有することを特徴とするスピンバルブ磁気抵抗効果素
子。
【請求項３】前記センス領域の両側にある前記反強磁性
層又は前記第２の軟磁性層のいずれかに前記引出電極が
形成されていることを特徴とする請求項２記載のスピン
バルブ磁気抵抗効果素子。
【請求項４】外部からの信号磁界を検出するセンス領域
にのみ形成された第１の軟磁性層と、前記第１の軟磁性層に重ねて形成され、且つセンス領域
の周囲に延在する非磁性金属層と、前記非磁性金属層に重ねて形成された第２の軟磁性層
と、前記第２の軟磁性層に重ねて形成された反強磁性層と、センス領域の両側の領域にある前記反強磁性層又は前記
第１の軟磁性層のいずれかに重ねて形成された一対の引
出電極とを有することを特徴とするスピンバルブ磁気抵
抗効果素子。